СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ПРОЖЕКТОРА Российский патент 1997 года по МПК H01J29/54 

Настоящее изобретение относится к телевизионным цветным трубкам, имеющим многолучевые электронные прожекторы, в частности к усовершенствованному способу изготовления таких прожекторов с уменьшенным дрейфом сходимости электронных лучей во время нагрева трубки.

Цветным многолучевым электронным прожектором, применяемым в настоящее время в цветных телевизионных трубках, является компланарный электронный прожектор. Компланарным или системы ин Лайн электронным прожектором является прожектор, предназначенный для образования предпочтительно трех электронных лучей в общей плоскости и направления этих лучей по сходящимся путям в этой плоскости в точку или небольшую область схождения на экране трубки.

Большинство компланарных электронных прожекторов обеспечивает статическое сведение неотклоненных электронных лучей посредством легкого искажения фокусирующих полей внешних лучей, и таким образом, внешние лучи отклоняются в направлении центрального луча для сведения на экране. Одним средством искажения фокусирующих полей является смещение одной апертуры в фокусирующем электроде относительно апертуры в лицевом фокусирующем электроде. Данное статическое сведение лучей на экране трубки устанавливается в результате определенной комбинации смещений апертуры во всем прожекторе и положения лучей в главной линзе. Проблемой, связанной с цветными телевизионными трубками, имеющими встроенную систему статического сведения лучей, является дрейф схождения лучей во время нагрева трубки. Дрейф схождения лучей является результатом изменения положения луча в главной линзе из-за относительного изменения положений горизонтальных апертур всех электродов в электронном прожекторе. Относительное смещение апертуры происходит в результате различных тепловых расширений разных сеток, вызванных градиентом температуры между катодом и главной линзой. Проблему дрейфа сведения лучей ранее пытались решить путем подгонки коэффициента расширения каждого электрода для его соответствия тепловому градиенту с целью сохранения относительных горизонтальных положений всех апертур в прожекторе [1]
Однако настоящими изобретателями было определено, что простая подгонка коэффициентов расширения электродов к тепловому градиенту в электронном прожекторе не всегда обеспечивает желаемое уменьшение дрейфа схождения лучей.

В настоящем изобретении предлагается усовершенствованный способ изготовления электронного прожектора для цветной телевизионной трубки, который состоит из выбора и сборки нескольких катодов и нескольких электродов, расположенных на расстоянии по продольной оси от катодов. Усовершенствование включает по крайней мере три дополнительные стадии.

Сначала осуществляют сборку стандартного немодифицированного прожектора того же типа, затем определяют величину и направление несходимости электронных лучей на экране трубки, вызванной тепловым расширением каждого отдельного электрода во время нагрева немодифицированного электронного прожектора, причем первая группа электродов вызывает несходимость электронных лучей в первом направлении, т. е. смещение внешних лучей по отношению к их соответствующим статическим положениям в направлении от центра луча вдоль горизонтальной линии, соединяющей центры лучей на экране, а вторая группа электродов вызывает несходимость электронных лучей во втором направлении, т.е. смещение внешних лучей по отношению к их соответствующим статическим положениям, в направлении к центру луча вдоль горизонтальной линии, соединяющей центры лучей на экране, осуществляют алгебраическое суммирование отдельных величин и направлений несходимости электронных лучей на экране трубки во время нагрева немодифицированного прожектора, причем чистый эффект от теплового расширения всего немодифицированного прожектора состоит в несходимости в первом направлении, т.е. смещение внешних лучей по отношению к их соответствующим статическим положениям в направлении от центра луча, и изготовлении по крайней мере одного из электродов в первой группе из материала с более низким коэффициентом теплового расширения, чем коэффициент теплового расширения, используемый в операции определения.

На чертежах изображено следующее.

Фиг. 1 вид в плане, частично в осевом разрезе, цветной телевизионной трубки с теневой маской, в которой воплощено настоящее изобретение, фиг. 2 - вид сбоку электронного прожектора, который показан на фиг. 1 пунктирной линией, фиг. 3 осевой разрез упрощенного варианта прожектора, согласно фиг. 2, фиг. 4 график зависимости дрейфа схождения от времени для стандартного неизмененного прожектора, показанного на фиг. 2, фиг. 5 график зависимости температуры электрода от времени для каждого электрода электронного прожектора, фиг. 6 график зависимости движения электронного луча от времени для каждого электрода электронного прожектора, фиг. 7 график, подобный графику фиг. 6, на котором кривые нормализованы для сведения в конце периода нагрева трубки, фиг. 8 график, подобный графику, показанному на фиг. 7, показывающий дрейф схождения между двумя внешними лучами, красным и синим, фиг. 9 график, показывающий комбинированный дрейф схождения между внешними электронными лучами, красным и синим, для всех электродов электронного прожектора.

Фиг. 10 график комбинированного дрейфа схождения между внешними электронными лучами для стандартного неизмененного электронного прожектора с электродом G 2 с малым коэффициентом расширения, прожектора с электродом G 4 с малым коэффициентом расширения и прожектора с комбинацией электродов G 2 и G 4 с малым коэффициентом расширения.

Фиг. 11, 12, 13 графики кривых дрейфа схождения электронных лучей для трех различных трубок с электродами G 2 с малым коэффициентом расширения.

Фиг. 14, 15 и 16 графики кривых дрейфа схождения для трех различных трубок с электродами G 4 с малым коэффициентом расширения.

Фиг. 17, 18 и 19 графики кривых дрейфа схождения электронных лучей для трех различных трубок с комбинацией электродов G 2 и G 4 с малым коэффициентом расширения.

Фиг. 20 график сравнения дрейфа схождения от внешнего к внешнему лучу для трубок, имеющих стандартный неизмененный электронный прожектор, прожектор с электродом G 2 с малым коэффициентом расширения, прожектор с электродом G 4 с малым коэффициентом расширения и прожектор с комбинацией электродов G2 и G 4 с малым коэффициентом расширения.

На фиг. 1 показан вид в плане прямоугольной цветной трубки 1, имеющей стеклянную колбу, включающую в себя прямоугольную торцовую панель или колпак 2 и трубчатую горловину 3, соединяемые прямоугольной воронкой 4. Панель включает в себя смотровую торцовую поверхность 5 и краевой фланец или боковую стенку 6, которая герметически соединяется с воронкой 4. Трехцветный люминесцентный экран 7 удерживается внутренней поверхностью торцовой поверхности 5. Целесообразно, чтобы экран был линейным экраном с люминесцентными линиями, проходящими, по существу, перпендикулярно высокочастотной растровой строчной развертке трубки (по нормали к плоскости фиг. 1). Многоапертурный цветовыбирающий электрод или теневая масса 8 установлена с возможностью ее снятия с заранее установленным промежутком по отношению к экрану 7. Усовершенствованный компланарный электронный прожектор 9, схематически изображенный точечной линией на фиг. 1, установлен по центру внутри горловины 3 для образования и направления трех электронных лучей 10 по компланарным путям схождения через маску 8 к экрану 7.

Трубка, изображенная на фиг. 1, предназначена для применения с наружной магнитной системой отклонения, такой как самосводящая система 11, показанная как окружающая горловину 3 и воронку 4 около их соединения. При приведении в действие система 11 подвергает три луча 10 действию вертикального и горизонтального магнитных потоков, которые вызывают, соответственно, горизонтальное и вертикальное развертывание лучей в прямоугольном растре на экране 7. Начальная плоскость отклонения (при нулевом отклонении) показана линией P-P на фиг. 1 приблизительно в середине системы 11. Из-за краевых полей зона отклонения трубки простирается по оси от системы 11 в область электронного прожектора 9. Для упрощения действительная кривизна путей отклоненных лучей в зоне отклонения не показана на фиг. 1.

Детали электронного прожектора 9 показаны на фиг. 2 и 3. Электронный прожектор включает в себя два стеклянных опорных стержня 12, на которых устанавливаются электроды. Эти электроды включают в себя три равноудаленных компланарных катода 13 (один на каждый луч), электрод 14 сетки G 1, электрод 15 сетки G 2, электрод 16 сетки G 3, электрод 17 сетки G 4, электрод 18 сетки G 5, электрод 19 сетки G 6, расположенные на расстоянии друг от друга на стеклянных стержнях 12 в названном порядке. Каждый из электродов, следующих за катодами, имеет три расположенные в линии апертуры для возможности прохождения трех компланарных электронных лучей. Электрод 14 сетки G 1 и электрод 15 сетки G 2 являются параллельными плоскими пластинами, которые могут иметь утолщения для увеличения их прочности. Три расположенные на одной линии апертуры 20 (показана одна) расположены в электроде 14 сетки G 1, а три апертуры 21 (показана одна) расположены в электроде 15 сетки G 2. Электрод 16 сетки G 3 образован двумя элементами 22 и 23 в виде колпаков, каждый из которых имеет днище с апертурой. Дно с апертурой элемента 22 обращено к электроду 15 сетки G 2, а открытый конец элемента 22 прикреплен к открытому концу элемента 23. Электрод 17 сетки G 4 представляет собой пластину с тремя апертурами 24 (показана одна). Электрод 18 сетки G 5 образован двумя элементами 25 и 26 в виде колпачков. Каждый закрытый конец элементов 25 и 26 имеет три апертуры, а открытые концы элементов 25 и 26 соединены. Электрод 19 сетки G 6 также включает в себя два элемента 27 и 28 в виде колпачков, имеющих днище с апертурой. Защитный колпачок 29 прикреплен к наружной стороне днища элемента 28.

Лицевые закрытые стороны электрода 18 сетки G 5 и электрода 19 сетки G 6, как это показано на фиг. 3, имеют большие выемки 30 и 31 соответственно. Выемки 30 и 31 отделяют часть закрытого конца электрода 18 сетки G 5, который имеет три апертуры 32 (показана одна) от части закрытого конца электрода 19 сетки G 6, который имеет три апертуры 33 (показана одна). Остальные части закрытых концов электрода 18 сетки G 5 и электрода 19 сетки G 6 образуют края 34 и 35 соответственно, которые проходят по периферии вокруг выемок 30 и 31. Края 34 и 35 являются ближайшими друг к другу частями двух электродов 18 и 19. Конфигурация выемки 31 в электроде 19 сетки G 6 отличается от конфигурации выемки 30 в электроде 18 сетки G 5. Выемка 31 в центральной апертуре уже, чем в боковых апертурах, в то время как выемка 30 имеет одинаковую ширину в трех апертурах.

Электрод 17 сетки G 4 имеет электрическое соединение с электродом 15 сетки G 2 с помощью провода 35, а электрод 16 сетки G 3 имеет электрическое соединение с электродом 18 сетки G 5 с помощью провода 37, как это показано на фиг. 3. Отдельные провода (не показаны) соединяют электрод 16 сетки G 3, электрод 15 сетки G 2, электрод 14 сетки G 1, катоды 13 и катодные нагреватели с основанием 38 (показано на фиг. 1) трубки 1 таким образом, чтобы эти компоненты можно было привести в действие электричеством. Электрическое возбуждение электрода 19 сетки G 6 достигается посредством контакта между защитным колпачком 29 и внутренним проводящим покрытием трубки, которое имеет электрическое соединение с анодной навеской, проходящей через воронку 4 (покрытие и анодная навеска не показаны).

В электронном прожекторе 9 катоды 13, электрод 14 сетки G 1 и электрод 15 сетки G 2 имеют лучеформирующий участок прожектора. Во время работы модулируемые контрольные напряжения подаются в катоды 13, электрод 14 сетки G 1 заземлен, а относительно низкое положительное напряжение (например, 800 - 1000 В) подается на электрод 15 сетки G 2. Электрод 16 сетки G 3, электрод 17 сетки G 4 и лицевая часть электрода 18 сетки G 5 включают в себя участок линзы предварительной фокусировки электронного прожектора 9. Во время работы трубки фокусное напряжение подается как на электрод 16 сетки G 3, так и на электрод 18 сетки G 5. Лицевые части электрода 18 сетки G 5 и электрода 19 сетки G 6 включают в себя главную фокусирующую линзу электронного прожектора 9. Во время работы трубки анодное напряжение подается на электрод 19 сетки G 6 таким образом, что между электродами G 5 и G 6 образуется двухпотенциальная фокусирующая линза.

Некоторые обычные размеры для электронного прожектора 9, показанного на фиг. 2, приведены в следующей таблице.

Для вышеописанного электронного прожектора 9 электрод 14 сетки G 1, электрод 15 сетки G 2 и электрод 17 сетки G 4 изготовлены из материала или материалов, имеющих меньшие коэффициенты теплового расширения по сравнению с материалами, используемыми для изготовления других электродов. Предпочтительно, электрод 14 сетки G 1, электрод 15 сетки G 2 и электрод 17 сетки G 4 изготавливаются из нержавеющей стали марки 430, которая является магнитопроницаемым материалом. Нижняя часть, или обращенная к G 2 сторона электрода 16 сетки G 3, изготовлена из никелевого сплава с содержанием никеля 52% который также является магнитопроницаемым материалом. Верхняя часть электрода 16 сетки G 3, электрода 18 сетки G 5 и электрода 19 сетки G 6 изготовлена из нержавеющей стали марки 305, которая является немагнитным материалом. Цели и результаты применения этих материалов с различными коэффициентами теплового расширения обсуждаются ниже.

Дрейф сходимости лучей в стандартном немодифицированном электронном прожекторе того же типа, что и показанный на фиг. 2, показан на фиг. 4. Дрейф между синим и красным лучами не уменьшается ниже 0,1 мм приблизительно через 20 мин. Во-первых, желательно уменьшить время, которое требуется для дрейфа схождения, чтобы уменьшиться ниже 0,1 мм, но предпочтительно создать электронный прожектор, в котором дрейф схождения электронных лучей никогда не превышает 0,1 мм.

Усовершенствованный электронный прожектор был сконструирован в результате анализа перемещения каждого электрода в прожекторе во время нагревания трубки и также в результате определения чувствительности перемещения электронного луча к горизонтальному перемещению апертур в каждом электроде. После того, как эта чувствительность была определена, определили, как изменять перемещение апертур выбранных электродов для уменьшения дрейфа сходимости лучей посредством применения материалов с различными коэффициентами теплового расширения.

Во время анализа была использована компьютерная программа, которая воспроизводила траектории электронных лучей. После проведения анализа были созданы трубки, которые затем испытали для проверки аналитических результатов.

С применением компьютерной программы горизонтальные положения наружных апертур в каждом электроде были независимо изменены с приращениями 0,002 дюйма (0,05 мм). Из этого определили чувствительность перемещения электронного луча на экране к перемещению апертуры определенного каждого электрода. Перемещение на экране, вызванное расширением каждого электрода во время нагрева трубки, определили затем путем преобразования увеличения температуры каждого электрода как функции времени в перемещение апертуры, основанное на коэффициенте теплового расширения материала электрода. Используя переходное увеличение температуры каждого электрода во время нагрева, как это показано на фиг. 5, и чувствительность движения луча на экране из-за изменения на 0,002 дюйма (0,05 мм) положения горизонтальной апертуры каждого электрода, определили перемещение луча на экране для каждого электрода во время нагрева, как это показано на фиг. 6. В результате нормализации этих кривых к сведенным лучам в устойчивом состоянии, как показано на фиг. 7, можно видеть вклад в дрейф схождения каждого электрода. Так как два внешних луча (красный и синий) проявляют равное, но противоположное перемещение во время нагрева, дрейф схождения лучей от красного к синему в два раза больше, чем дрейф одного луча, как показано на фиг. 8. Сумма, увеличенная от каждой сетки за единицу времени, дает теоретический дрейф схождения лучей от красного к синему, показанный на фиг. 9.

Так как чистый пиковый дрейф схождения лучей составлял +0,32 мм (фиг. 9), дрейф можно было бы уменьшить посредством уменьшения нежелательных компонентов перемещения луча. Как показано на фиг. 8, это было достигнуто посредством изготовления электродов G 2 и G 4 из материалов, имеющих намного меньшие коэффициенты теплового расширения, чем коэффициенты теплового расширения материалов других электродов. Теоретические результаты применения только G 2 с малым коэффициентом расширения, только G 4 с малым коэффициентом расширения и вместе G 2 и G 4 с малым коэффициентом расширения по сравнению со стандартным электронным прожектором со всеми электродами из нержавеющей стали марки 305 показаны на фиг. 10. На фиг. 10 можно видеть, что в порядке увеличения улучшения, как и ожидалось, сначала идет G 2 с малым коэффициентом расширения, затем G 4 с малым коэффициентом расширения, а затем комбинация G 2 и G 4 с малым коэффициентом расширения. При комбинации G 2 и G 4 с малым коэффициентом расширения дрейф схождения лучей в пределах до 0,1 мм от нулевого дрейфа устанавливается за 1,5 мин по сравнению с 13 минутами для стандартного электронного прожектора.

Следует отметить, что дрейф схождения лучей можно было бы также уменьшить, используя верх G 5 из материала с малым расширением вместо G 4 с малым расширением (фиг. 8). Однако это было бы нежелательно, так как материалы, обладающие малым расширением, обычно являются магнитными. G 5 размещается в трубке таким образом, что если бы он был магнитным, он бы сделал другие компоненты, такие, как изгибатели внешних лучей на горловине, менее эффективными и усилил бы требования к приводу системы отклонения.

Нижняя часть, или обращенная к G 2 сторона G 3, изготовлена из магнито-проницаемого материала для того, чтобы действовать в качестве щита для предотвращения проникновения полей отклонения в лучеформирующую часть электронного прожектора. Такой магнито-проницаемый материал имеет более низкий коэффициент теплового расширения и используется, даже если анализ электронного прожектора показывает, что предпочтительнее было бы использовать материал с более высоким коэффициентом теплового расширения с точки зрения сведения электронных лучей.

Таким образом, G 1 изготавливается из материала с малым коэффициентом расширения, даже если анализ показывает, что следует применять материал с более высоким тепловым расширением, что объясняется его близостью к катодам. Большое расширение G 1 может привести к его искривлению, так как это тонкий плоский электрод.

На основании теоретического излучения дрейфа схождения лучей от красного к синему в электронном прожекторе были изготовлены прожекторы с электродами G 2 с малым коэффициентом расширения, прожекторы с электродами G 4 с малым коэффициентом расширения и прожекторы с электродами G 2 и G 4 с малым коэффициентом расширения. Результаты дрейфа сходимости лучей показаны на фиг. 11а с, 12а с и 13а -с соответственно. Сравнительный итог для стандартного прожектора и модифицированных прожекторов согласно фиг. 11 13, 14 16 и 17 19 показан на фиг. 20. Как видно на фиг. 20, относительный дрейф сходимости лучей для опытных трубок такой же, что был подсчитан при теоретическом изучении для электродов G 2 и G 4 с малым коэффициентом расширения. Время для установления устойчивого соединения схождения лучей в пределах 0,1 мм составляет менее 2 минут по сравнению с 16 минутами для стандартного электронного прожектора.

Хотя описанный выше способ определения, какой электрод или электроды электронного прожектора следует изготавливать из материала, имеющего менее высокий коэффициент теплового расширения, был раскрыт для электронного прожектора, имеющего шесть электродов и определенные электрические соединения, его также можно применять к другим электронным прожекторам, имеющим разное количество электродов и другие электрические соединения.

Подрисуночные надписи
Фиг. 4
1 дрейф в мм, вертикальные линии, 2 синий/красный, 3 синий/зеленый, 4 красный/зеленый, 5 время в минутах.

Фиг. 5
1 температура, ^oC, 2 время в минутах.

Фиг. 6 и 7
1 перемещение луча на поверхности трубки, 2 время в минутах, 3 низ, 4 верх.

Фиг. 8
1 дрейф схождения лучей от красного к синему на поверхности трубки, 2 - время в минутах, 3 верх, 4 низ.

Фиг. 9
1 дрейф схождения лучей от красного к синему, мм, 2 время в минутах.

Фиг. 10
1 дрейф схождения лучей от красного к синему, мм, 2 время в минутах, 3 стандартный, 4 G 2 с малым расширением, 5 G 4 с малым расширением, 6 - G 2 + G 4 с малым расширением.

Фиг. 11 13, 14 16, 17 19 и 20
1 дрейф в мм, вертикальные линии, 2 время в минутах, 3 - синий/красный, 4 синий/зеленый, 5 красный/зеленый.

Назначение: производство цветных кинескопов. Сущность изобретения: в способе изготовления электронного прожектора сначала собирают стандартный немодифицированный прожектор того же типа. Определяют величину и направление несходимости электронных лучей на экране трубки, вызванной тепловым расширением каждого отдельного электрода во время нагрева немодифицированного прожектора, причем первая группа электродов вызывает несходимость в первом направлении, а вторая группа электродов вызывает несходимость во втором направлении. Осуществляют алгебраическое суммирование отдельных величин и направлений несходимости электронных лучей, причем чистый эффект от теплового расширения всего немодифицированного прожектора состоит в несходимости в первом направлении. Изготавливают по крайней мере один электрод первой группы из материала с более низким коэффициентом теплового расширения, чем коэффициент теплового расширения, используемый в операции определения. 20 ил.

Способ изготовления компланарного (системы ин лайн) электронного прожектора для цветной телевизионной трубки, включающий в себя операции выбора и сборки группы катодов и группы электродов, разнесенных в продольном направлении от катодов, отличающийся тем, что выполняют начальные операции сборки стандартного немодифицированного прожектора того же типа, определения величины и направления несходимости электронных лучей на экране трубки, вызванной тепловым расширением каждого отдельного электрода во время нагрева немодифицированного электронного прожектора, причем первая группа электродов вызывает несходимость электронных лучей в первом направлении, т.е. смещении внешних лучей по отношению к их соответствующим статическим положениям в направлении от центра луча вдоль горизонтальной линии, соединяющей центры лучей на экране, а вторая группа электродов вызывает несходимость электронных лучей во втором направлении, т.е. смещении внешних лучей по отношению к их соответствующим статическим положениям в направлении к центру луча вдоль горизонтальной линии, соединяющей центры лучей на экране, алгебраического суммирования отдельных величин и направлений несходимости электронных лучей на экране трубки во время нагрева немодифицированного прожектора, причем чистый эффект от теплового расширения всего немодифицированного прожектора состоит в несходимости в первом направлении, т.е. в смещении внешних лучей по отношению к их соответствующим статическим положениям в направлении от центра луча, и изготовление по крайней мере одного из электродов в первой группе из материала с более низким коэффициентом теплового расширения, чем коэффициент теплового расширения, используемый в операции определения.